单分散齐聚物主体材料的PhOLEDs和手性发光材料的CP-OLEDs器件性能研究

发布时间：2020-04-23 06:43

【摘要】：有机发光二极管(OLEDs)具有高亮度、高发光效率、低驱动电压、柔性等特点,在新一代平板显示技术、固态照明及柔性显示方面具有巨大应用前景。近年来,科学家们发展了磷光、热活性延迟荧光和聚集诱导发光等各种材料发光理念,促进了新一代高效OLEDs的发展。在电致磷光器件(PhOLEDs)中,磷光客体掺杂在主体材料中形成主-客体掺杂结构发光层,可充分利用三线态激子能量发光,成为提高OLEDs器件发光效率的一种重要途径。本文针对高效PhOLEDs对主体材料的要求,目的是设计合成具有较高三线态能级、良好成膜稳定性、平衡电荷传输能力、适应湿法加工及与客体良好相容性等优点的各种新型单分散齐聚物主体材料,研究其在PhOLEDs器件的应用可行性;另外,探索有机手性共轭高分子发光材料的圆偏振发光OLEDs器件(CP-OLEDs)的性能。主要研究内容与结果总结如下:(1)单分散三苯胺-吡啶齐聚物主体材料及OLEDs器件性能研究合成了三苯胺-吡啶结构的齐聚物TPA-(PyF)3作为主体材料,其中,三苯胺为空穴传输单元,吡啶为电子传输单元,两者通过芴结构的9位sp3杂化碳原子以非共轭方式相连,保证了材料具有较高的三线态能级(2.83 eV)、优异的热稳定性、良好的溶液成膜能力和形貌稳定性。基于ITO/PEDOT:PSS(25 nm)/TPA-(PyF)3:15 wt%FIrpic(35 nm)/TPBI(35 nm)/Ca(10 nm)/Ag(100 nm)结构的蓝色 PhOLEDs 器件的启亮电压Von为5.6V,最大电流效率CEmax为18.5cd/A,最大亮度Lmax为13838 cd/m2,在实用亮度范围内(100-1000 cd/m2)电流效率滚降小于10%;此外,基于ITO/PEDOT:PSS(25 nm)/TPA-(PyF)3:20 wt%4CzIPN(35 nm)/TPBI(35 nm)/Ca(10 nm)/Ag(100nm)结构的发绿光的热活性延迟荧光器件,器件的Von、CEmax和Lmax分别5.3 V、12.7 cd/A和7705 cd/m2。同样的器件结构下,基于商用主体材料26DCzPPy的蓝光磷光、绿光延迟荧光器件CEmax分别为14.9和10.2cd/A。实验结果表明TPA-(PyF)3可作为一种适合湿法加工的磷光、热活性延迟荧光的通用型主体材料。(2)单分散三苯胺-二氮杂芴/咔唑-芴齐聚物主体材料及PhOLEDs器件性能研究合成了三苯胺-二氮杂芴的环状齐聚物(T-D)3和咔唑-芴的环状齐聚物(Cz-F)4作为磷光主体材料。在分子设计中,三苯胺-二氮杂芴或咔唑-芴功能基团均通过sp3杂化碳位点连接,使材料分子具有立体结构并有效限制基团之间的共轭,保证了分子具有较高的三线态能级(2.88和2.82 eV)、良好的热稳定性和溶液成膜能力。以(T-D)3/(Cz-F)4主体和FIrpic客体材料为发光层,分别制备了结构为ITO/PEDOT:PSS(25 nm)/发光层(35 nm)/TPBI(35 nm)/Ca(10 nm)/Ag(100 nm)的蓝光 PhOLEDs。其中,基于(T-D)3 器件的 Von、CEmax 和 Lmax分别为 3.0V、17.7cd/A 和 28368 cd/m2。基于(Cz-F)4器件的 Von、CEmax、Lmax 分别为 3.2 V、18.8 cd/A 和 11243 cd/m2。实验结果表明,具有环状结构的(Cz-F)4是一类性能优异的可湿法加工的蓝色PhOLEDs主体材料。(3)单分散环状三苯胺-磷氧齐聚物的PhOLEDs器件性能研究利用一种三苯胺-磷氧结构的环状单分散齐聚物(TPA-PO)3作为磷光主体材料,制备PhOLEDs并对其性能进行研究。三聚体(TPA-PO)3中的各个三苯胺基团之间通过芴结构的9位sp3杂化碳位点相连形成环形分子骨架,磷氧基团连接于三苯胺上,使(TPA-PO)3分子具有高度立体和空腔结构特点,与磷光客体具有良好的掺杂相容性。通过溶液法制备了基本结构为ITO/PEDOT:PSS(25 nm)/发光层(35 nm)/TPBi(35nm)/Ca(10nm)/Ag(100nm)的蓝、绿、红色 PhOLEDs。其中,基于FIrpic(蓝光)客体材料的磷光器件CEmax和Lmax分别为21.7 cd/A和22475 cd/m2;基于 Ir(ppy)2acac(绿光)的器件则分别为 21.9 cd/A 和 67759 cd/m2;基于 Ir(piq)2acac(红光)的器件为6.4 cd/A和8046 cd/m2。在此基础上进一步制备了白光器件,掺杂FIrpic、Ir(ppy)2acac、Ir(bt)2acac、Ir(piq)2acac 磷光客体的单发光层四基色白光 OLEDs显示了优异的器件性能,CEmax达到18.9 cd/A,且在1000 cd/m2的亮度下电流效率仍维持在17.3cd/A;器件发暖白光(相关色温小于3700K),并且获得了出色的显色指数(最高达到91)。实验结果表明,具有环状结构的(TPA-PO)3是一类性能优异的湿法加工PhOLEDs主体材料。(4)手性锌配合物和手性联二萘酚高分子的CP-OLEDs器件性能研究探索研究了具有圆偏振发光(CPL)性能的有机手性分子材料的圆偏振电致发光(CPEL)器件制备。分别选择手性环己二胺配体的锌配合物(R/S-ZnL)为手性小分子、手性联二萘酚和芳基乙烯AIE活性基团的共聚物(R/S-P1)为手性共轭高分子。研究结果表明:基于R/S-ZnL手性小分子的OLEDs器件主要显示了来自激基缔合物的橙光发射(最大发射波长576 nm),器件的Von、CEmax和Lmax分别为5.6 V、0.181-0.191 cd/A和860-1000 cd/m2,器件最大gem值分别为-0.05和+0.05,但最大发射波长576 nm处的gem值较小。基于R/S-P1发光材料的OLEDs显示高分子本体的发射,其中 S-P1 的器件 Von、CEmax 和 Lmax分别为 4.7 V、0.557 cd/A 和 340 cd/m2,最大gem值为+0.035,最大发射波长(516nm)对应的gem值为+0.021。上述研究结果表明:具有AIE性质的手性共轭高分子,其荧光光谱、CPEL信号具有较好的对应关系,有望作为一类性能良好的发光材料应用于CP-OLEDs。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN383.1

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本文编号：2637463